Аносов Ю.М. и др. Основы отраслевых технологий и организации производства

Подождите немного. Документ загружается.

заторам и руководителям производств, необходимо хорошо ориен

тироваться в достижениях, в существующих проблемах и мето

дах принятия оптимальных технио-эономичесих, управленчес

ких и других решений на стадиях проетирования и онструиро

вания, изготовления, реализации (продажи и упли), а также

эксплуатации машин.

На Руси этот термин появился в петровские времена вместе

с водоподъемной паравой машиной, в оторой пар своим давле

нием действовал непосредственно на поверхность откачиваемой

воды,

заставляя ее подниматься вверх по вертикальной трубе.

Эта машина, приобретенная в Англии, была установлена в Лет

нем саду в Санкт-Петербурге.

Известно,

например, что в 1823 г. в ниге «Записки о приложе

нии начал махании  исчислению действия некоторых машин,

наиболее употребительных • русский профессор Петербургского

университета, аадеми Д. С. Чижов писал, что «машина есть со

вокупление

движимых частей, из оторых одни принимают дей

ствие

движетеля, другие же, изменив скорость и направление оно

го, передают тем частям, оторые должны производить полезное

действие, т. е. действие, для оторого машина устроена•.

Первоначально латинское слово ma

hina обозначало устрой

ство для ведения войн, недаром древнегреческий орень махэ пе

реводится а борьба, битва, сражение. Чтобы понять и сформу

лировать основное содержание изучаемого объекта, т. е. чтобы дать

определение сущности, например, машин, необходимо, следуя за

конам логики, вначале указать наиболее общий признак (род)

определяемого, а затем перечислить его основные и тоже общие

отличительные (видовые) особенности.

Ита, машина - это действительно нечто искусственное, мате

риальное, т. е. сделанное людьми, называется изделием. Следова

тельно, любая машина есть изделие, но очевидно, что не всякое

изделие есть машина.

Любая машина относится  области техники и поэтому явля

ется техпичесим изделием.

Активная иреобразующая функция заложена в машину изна

чально: выполнение работ, облегчающих или заменяющих труд

человека, что является одним из основных факторов, характери

зующих

машину а активного участника (наряду с человеком)

производственных и других процессов жизнедеятельности людей.

Уникальное свойство машины иреобразовывать скрытую по

тенциальную или действующую, но бесполезную, энергию в по

лезную

энергию или работу - основная специфическая особен

ность машины в отличие от механизма или инструмента. Напри

мер, в производственных аппаратах (сепараторы, автоклавы и др.)

происходит работа по иреобразованию веществ с логлощением

или

выделением тепловой энергии. В

аппаратах физико-хими

ческой переработки нефти получают таие материалы а бен

зин, лигроин, еросин, газойль, мазут, смазочные масла и далее

пл

стм

ссы, ау

ук, резину и т. д. Преобразующ

я работа в аппа

рат

х происходит а бы •сама собой•, в результате созданных

условий для осуществления рабочего процесса - реакции разде

некия нефти на составляющие фракции. Основное свойство ма

шин исполнять (осуществлять, выполнять) работу закрепилось

в образном выражении известного французского ученого С. Кар

по: «Машина - это работник из железа и стали•.

Ита, по результатам выполненного анализа сущности машин

можно сделать следующий вывод.

Машин

- э

то техничесое изделие, работа оторого п



средством преобразования вещества, энергии, силы, движения

информации частично или почти

полностью

заменяет, облег

ает и приумножает физичесий и умственный тру

человеа.

Заметим,

однако, что данное нами определение общего поня

тия

о машине может быть улучшено и не исключает собой дру

гих более частных определений, асающихся отдельных видов

машин, например, энергетических, транспортных, сельскохозяй

ственных, военных и др.

В литературе существуют также опреде

ления понятия машины, данные с позиций анализа инематики

ее

деталей, узлов и машины в целом, а также с точи зрения осо

бенностей устройств машин и т. п. Но эти частные определения

машин нужны при изучении специальных вопросов, отдельных

частей, разделов и проблем науи о машинах.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН

В зависимости от функционального назначения все машины

лассифицируют по роду

лассу, виду, типу и типоразмерам.

1. Род

машин - это совокупность машин, применяемых в той

или иной отрасли производства, оторые характеризуются общ

ност

ю выполняемых функций, технологических процессов и тех

ни

еских принци

ов их действия, а также общностью особеннос

тей производственного процесса в отором эти машины исполь

зуются (сельскохозяйственные, автотранспортные машины, метал

лообрабатывающие станки, энергетические установки, и т.п.).

2. Класс машин- это машины определенного рода, отличаю

щиеся характером выполняемой работы и предназначенных для

выполнения специальных работ в определенной области произ

водства. Класс машин характеризуется общностью более узкого

эксплуатационного назначения, чем род машин, и сходством от

дельных поазателей производственного процесса. Например,

лассом сельскохозяйственных машин являются почвообраба

тывающие или зерноуборочные машины. Отдельным лассом

считаются испытательные машины для определения механичес

ких характеристик материалов или изделий (деталей, узлов, он

струкций или машин в целом).

руппа маши - это часть машин данного класса, предна

зна

енная для выполнения определенных специфических работ от

расли.

4. В

ид маши, входящих в определенную группу, и отличают

некоторые технические признаки. Например, можно выделить

пропашные, тяжелые промытленные и др. виды тракторов.

5. Разновидность маши - это есть определенного вида маши

ны, характеризуемые общностью непосредственного эксплуатаци

онного назначения, особенностью конструкций и существенным

сходством всех основных стадий производственного процесса их

работы. Примерам разновидности обрабатывающих машин яв

ляются станки.

ип машины - машины определенного вида или группы.

Однотипные машины обычно взаимозаменяемы, так как облада

ют одинаковыми особенностями конструкции.

ипоразмеры машины - это машины определенного типа,

отличающиеся параметрами некоторых технических характери

стик.

Классификация машин по вышеперечисленным признакам

является основой для анализа отраслевой дифференциации, а так

же для оценки уровня предметной (по готовым машинам) и тех

нологической специализации производств.

Для организации и эффективного управления производством,

а также для сбыта и приобретения машин, большое значение имеет

классификация машин по их техичесим призаам или при

ципам действия, зависящим от источника потребляемой для ра

боты энергии и от конструкции машин. Многие машины незави

симо от их назначения объединены общими физико-технически

ми принципами

лежащими в основе их конструкции и действий.

Это, например, машины, построенные на использовании законов

оптики (оптика-механические изделия), электрической энергии

(электрогенераторы и электрические двигатели), энергии движе

ния воды (гидромашины), атомной энергии (атомные энергети

ческие установки) и т. п.

зависимости от характера работы, для которой предназначе

ны машины, их разделяют на следующие классы.

Машины

ору

ия или стаи, которые служат для измене

ния формы, размеров и физического состояния тел (токарные,

фрезерные, сверлильные или строгальные станки, ткацкие или

швейные машины и т. п.).

2. М ашиы-двигатели часто называемые моторами, выраба

тывают механическую энергию путем иреобразования какого

либо иного вида природной энергии (электромотор, паровал ма

шина, двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.).

Транспортирующие машины перемещают физические тела,

используя энергию, получаемую от двигателя (автомобиль, само

лет, лифт, мостовой кран, вентилятор, насос и др.).

4. Машины-геператоры вырабатывают необходимый вид энер

гии путем иреобразования механической энергии, соединенного

с генератором двигателя (генераторы электрической энергии, ком

прессоры, холодильные машины и т. п.).

Различают простые и сложные машины.

Простые машины выполняют работу непосредственно, исполь

зуя природную энергию, т. е. не видоизменяя ее. Это, например,

ветряные и водяные мельницы, аэростаты и некоторые другие

машины.

Современные машины обычно являются сложными, так как

они

состоят из сочетания, например, машины-двигателя (мотора),

иреобразующего и передающего движение механизма (трансмис

сии) и орудия труда (исполнительного органа), которым произво

дится работа.

Существует множество сложных составных машин. Объеди

нение машины-двигателя с машиной-потребителем механичес

кой энергии называют машинным агрегатом.

Машины технологического назначения, в которых необходи

мые операции выполняются самостоятельно, а контроль и уп

равление технологическим процессом осуществляет человек, на

зывают полуавтоматами. Автоматами называют машины, ме

ханизмы которых выполняют межоперационный контроль па

раметров технологического процесса. Автомат может реагиро

вать на отклонения работы машины от нормы и соответственно

корректирует режим ее работы, а также, если необходимо, оста

навливает машину. Комплексы машин с подобными автомати

ческими свойствами называются автоматическими поточны

ми линиями.

1.4. ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ МАШИН

Различают три, несколько отличных друг от друга, жизненных

цикла машины.

В первом случае под жизпеппым циклом машины как изде

лия понимают весь период ее производства и дальнейшего суще

ствования

изпеппы

й цикл

производст

ва однотипных

машин

начина

ется с подготовки производства. Далее следует этап освоения и на

чала промытленного производства, затем идет этап увеличения

объема производства. Последующий этап устойчивого выпуска

машин характеризуется наибольшим экономическим эффектом.

Длительность этого этапа наибольшая. Потом наступает период

падения сбыта и выпуска машин. Завершает жизненный цикл

производства машин этап снятия с производства.

изпеппый цикл машины как товара начинается с оконча

нием ее изготовления и завершается ё утратой необходимых по-

требительских свойств. Важнейшим этапом этого жизненного

цикла является этап реализации, включающий хранение, транс

портировку, монтаж, запуск и отладку машины.

Названные выше жизненные циклы учитываются при иссле

дованиях организационных вопросов изготовления, распределе

ния, эксплуатации, утилизации и т. д.

1.5. ВАЖНЕЙШИЕ БЛОКИ МАШИНЫ

Исходя из результатов анализа сути машин, можно утверж

дать, что любая машина имеет вполне определенный набор основ

ных

функциональных частей (блоков).

данном случае под тер

мином блок понимается часть машины, представляющая собой

группу функционально объединенных элементов. Структура -

это общее, качественно определенное и относительно устойчивое

строение рассматриваемого о6ета (в нашем рассмотрении -

машины).

Современные наиболее распространенные машины, выполня

ющие ме

аническую работу, включают следующие структурные

составляющие.

1. Важной частью машины являетсярабочий (исполнительный)

орган, которым машина выполняет полезную для нас работу. Ут

верждается, что все остальные части машины - двигатель, переда

точный механизм и устройства управления работой

второсте

пенны, так как предназначены для того, чтобы рабочий орган мог

выполнять необходимые движения и передавать нужные усилия.

Понятие рабочий орган имеет больший объем и содержание,

чем понятие орудие. Так, например, рабочим органом токарного

станка является шпиндель, на котором установлен патрон для

крепления детали, и суппорт, перемещающий резец во время ра

боты.

данном случае орудием работы машины (токарного стан

ка), входящим в состав рабочего органа и непосредственно воз

действующим на обрабатываемое тело, является резец.

2. Двигатель, приводящий в движение рабочий орган.

Передаточный механизм (трансмиссия) служит для преоб

разования и передачи движения от двигателя к рабочему органу

в машинах механического действия.

правляющие устройства, служащие для управления рабо

той машины.

5. Наконец, все вышеперечисленные части машины соединя

ются воедино. Для этого у каждой машины имеется рама (стани

на или корпус).

Однако отметим еще раз, что изложенное выше о составных

частях машин относИтся к машинам механического действия.

Но мы знаем, что существуют машины, воздействующие на мате

риальные объекты химическими, электрическими, электрофизи

ческими (электроискровыми), светалучевыми (лазеры), электрохими-

не

ги

(э

нер

оно

ель)

нформа

ци

ис

. 1.1. Общая

ст

рук

ура маши

ческими, магнитными, электромагнитными и другими способами.

С другой стороны, существуют машины, производящие работу не с

материальными объектами, а с теми или иными процессами внеш

него для них мира. Это энергетические машины, иреобразующие и

производящие необходимую нам энергию, а также управляющие

машины сложных технических систем и различные ЭВМ. Ясно, что

структура машин, выполняющих не только механическую работу

или выполняющих немеханическую работу, имеет значимое, но не

принципиально важное отличие от структуры машин, осуществля

ющих механическую работу

начит, можно и нужно выявить ос

новные блоки (важнейшие и непременные части) любых машин и

установить их взаимосвязь (структуру).

Вначале перечислим основные блоки машины, независимо

от ее принципа действия и устройства.

Первым, центральным и предопределяющим сущность маши

ны

является, по-видимому, блок иреобразования энергии в необ

ходимые для осуществления работы формы движения матери

альных орудий машины. Далее следует назвать блок приема внеш

ней энергии или энергоносителей, а также блок приема информа

ции, ее иреобразования и передачи управляющих воздействий

на все другие блоки машины. Преобразованная в главном орга

не (блоке) машины энергия той или иной формы движения мате

рии передается специальными устройствами (блоком устройств)

исполнительному (рабочему) органу, который в своем составе име

ет приемник объекта работы и устройство, обеспечивающее выда

чу готовой продукции (результата работы машины).

Следовательно, в общем структура любой машины может быть

показана в ви

е блочной схемы (рис. 1.1).

Любая модель, тем более представленная в виде принципиаль

ной схемы обобщенной структуры машины, не является полной

и безупречной. Она содержит только то , что в совокупности ха

рактеризует и отличает машину от какого-либо другого вида изде

лий и показывает главные внутренние взаимосвязи основных

элементов машины.

1.6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И СОЦИАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ МАШИН

Термином экономика обозначают практическую (реальную) эко

номику и экономическую науку.

рактическая экономика

- это совокупность видов хозяйст

венной деятельности людей по производству, распределению и по

треблению товаров и услуг.

Экономика как наука, изучающая реальную экономику, анали

зирует

и описывает, какими способами общество при ограниченно

сти ресурсов производит, распределяет и потребляет товарную про

дукцию.

Для того, чтобы охарактеризовать экономическое значение ма

шин, мы должны рассмотреть роль, основные функции машин в

практической (реальной) экономике.

Машины как искусственные средства производства товаров и

услуг,

создаваемые для облегчения или замены человеческого тру

да

силами природы значительно влияют на все процессы как в

сфере производства, так и в двух других сферах экономики.

Очевидно, что машина - продукт машиноведческих наук и про

мышлеинаго производства. Ф. Энгельс, рассматрива

стоимостное

соотношение затрат на развитие науки и результатов от ее ма

териального воплощения в виде машин, отмечал, что «работа в об

ласти науки окупается также и материально ... только один такой

плод науки, как паровал машина Дж. Уатта, принес миру за пер

вые пятьдесят лет своего существования больше, чем мир с самого

начала затратил на развитие науки•. Паровал машина Дж. Уат

та именно благодаря большой экономичности, получила в конце

XVIII

в. широкое распространение и сыграла большую роль в пе

реходе к машинному способ

производства в основных отраслях

хозяйственной деятельности людей. Появление электрических

машин тоже имело не меньшее экономическое значение. Перечис

леине высокоэффективных машин можно было бы продолжить.

Но

нет сомнений в том, что машины действительно на много уве

личивают мощность и производительность труда людей.

Первоначально машины делали вручную, поэтому их изготовле

ние обходилось очень дорого. Кроме того, машин было мало и бы

ли

они маломощны и недолговечны. Эти проблемы в основном

были решены с развитием машиностроения и металлургической

промышленности.

Необходимость в новых видах энергии для производства и экс

плуатации машин послужила стимулом в поиске и переработ

ке

нефти в более эффективные виды горючего (керосин, бензин).

Потребности машиностроения и других отраслей привели к ус

коренному развитию промышленного производства электричес

кой энергии и электрических машин. Поэтому в цикле общей

технической подготовки специалистов для любого производства

преимущественное внимание уделяют машиноведению и вопро

сам организации машиностроения.

Экономическая эффективность машин зависит от их произво

дительности, а также от стоимости и затрат при эксплуатации.

Основным поазателем производительности, например, машины

двигателя является выходная мощность, т. е

оличество механи

ческой работы, оторую выполняет машина за единицу времени.

Для машин, преобразующих энергию, единицей продукции яв

ляется удельная энергия, вырабатываемая машиной, напри

мер, за один час. Для транспортных машин единицей измерения

их работы является тонно-илометр.

Ниже приведены основные требования, оторым должна, по воз

можности, удовлетворять любая машина.

1. Стоимость машины не должна быть высокой, это обычно

достигается простотой онструкции, технологичностью изготов

ления и уменьшением материалоемкости машин.

2. Машина должна быть достаточно мощной и высокопроиз

водительной (быстродействующей), что усложняет ее онструк

цию и повышает стоимость.

3. Машина должна быть про

ной и долговечной.

4. Коэффициент полезного действия (КПД) машин должен быть

по возможности высоким, что зависит от принци

а действия

уст

ройства и потребляемой энергии

составляющих сущность машин.

При

этом большое влияние на КПД имеет точность (ачество)

изготовления различных деталей и частей, а также уменьшение

трения в машине.

5. Машина должна работать в полуавтоматическом или авто

матическом режимах для сокращения труда людей при ее экс

плуатации. Однако это требование усложняет ее, что приво

дит  снижению надежности работы и повышению стоимости.

6. Расход материалов при работе машины должен быть мини

мальным.

7. Безотказность и безаварийность, а также ремонтопригод

ность, - это тоже требования, снижающие затраты при производ

стве единицы продукции за заданное (ороткое) время и за га

рантированный (или весь) сро службы машины.

Очевидно, что выполнение одних требований ухудшает другие

экономические характеристики машин. Поэтому вопрос о аче

стве и выборе машины для производства определенных работ

решается методом определения общего поазателя себестоимос

ти единицы производимого машиной продукта. Та машина луч

ше, единица продукта оторой стоит меньше, а работает она быст

ро, долго и безопасно.

Существуют

и другие требования  машинам. Например, тре

бования экологичности, безопасности и др. тоже имеют эконо

мический аспект. Все это в совокупности делает машину одним

из основных объектов изучения не только машиноведения, но и со

ответствующих разделов экономической науи, а также прати

и организации производств.

ГЛАВА 2

КАЧЕ

ТВО ПРОМЫШЛ

НН

ОЙ ПРОДУКЦИИ

2.1. ПРОБЛЕМА КАЧЕСТВА

ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Качество продукции - это совокупная характеристика основ

ных свойств, определяющих способность удовлетворять соответ

ствующие потребности наиболее приемлемым и экономичным

способом. Качество, по выражению древних философов, - это ощу

тимый, но не измеряемый признак объектов, составляющих их

сущность

;

ачество - это то, что делает предмет именно таким,

аков он есть. В современное содержание понятия о ачестве,

например, машин, входят не только функциональные потребитель

ские свойства, такие,  мощность машин, их быстродействие, про

изводительность, материала- и энергоемкость, степень автоматиза

ции и т.д., но и различные технологические свойства, а также ха

рактеристики таких эксплуатационных свойств, а надежность,

включающая в себя безотказность, долговечность, ремонтопригод

ность

сохраняемость и т. п. Немаловажное значение имеют он

струторсо-художественные особенности изделия, уровень стан

дартизации и унификации деталей и узлов, экологичность

без

опасность эксплуатации и другие свойства.

К сожалению, в настоящее время большинство изделий (ма

шин и оборудования) выпускаемых отечественным машиностро

ением, по важнейшим поазателям уступают зарубежной техни

ке и не соответствуют достижениям науи. Мировому уровню

ачества соответствуют лишь около 20 % объема выпускаемой

в стра

е важнейшей продукции машиностроения. К онцу 80-х гг.

СССР темпы обновления машиностроительной продукции со

ставляли всего 4 % в год. Сейчас нет и этого.

Отечественные машины и машинное оборудование обычно т я

желее аналогичных зарубежных образцов в среднем на 15-25 %.

Из-за низкой надежности техники приблизительно 20-25 % ме

талла расходуется на запасные части. Затраты трудовых и ма

териальных ресурсов на ремонт техники превышают производ

ственные фонды. С 1980 по 1990 г. затраты на реманты почти

удвоились. Известно, что, например, в энергетике

 началу текуще

го десятилетия ремонтом занималась треть работников отрасли.

В автомобилестроении расходы на производство автомобилей со

ставляют 1,5% от общих расходов, затрачиваемых в течение всего

жизненного цикла изделия (текущий ремонт, техническое обслу

живание, апитальный ремонт соответственно 46, 45 и 7 % ).

Копирование зарубежной техники снизило долю исследова

тельских работ, направленных на повышение технического уров

ня (ТУ) создаваемой техники с одновременным снижением ее про-

изводетвенной себестои

ости

Чаще всего, вместо создания прин

ципиально новых машин или принципиально новых решений

в разработке отдельных узлов или блоков машин, совершенствова

лись старые, иногда морально устаревшие. В результате такого

nодхода их сложность и себестоимость увеличиваются в десятки

раз,

а полезная отдача - в 2-3 раза. Такая ирактика повышения

технического уровня машин привела к тому, что в 1990 г. из числа

обследованных новых образцов машин у 40 % машин рост их цен

превышал рост производительности. Это противоречит смыслу

и цели улучшения качества продукции как источника повышения

эффективности общественного производства.

Однако утверждается, что, как правило, лучшие параметры

качества обеспечиваются более высокой себестоимостью, а экс

плуатационные

затраты при этом м

огут снижаться. В таком слу

чае суммарные затраты

а единицу работы будут минимальными

только при оптимальном уровне качества. Значит сопоставляя

группы затрат, можно установить оптимальные параметры каче

ства, при которых будут обеспечиваться минимальные суммарные

затраты на изготовление и эксплуатацию изделия.

Существует еще и другой метод определения оптимального

уровня качества продукции. Очевидно, что с повышением каче

ства продукции выгода потребителя вначале растет быстро, а за

тем стабилизируется. С другой стороны, если повышение каче

ства сопровождается прогрессирующим увеличением затрат

на производство и эксплуатацию изделия, то оптимальным сле

дует считать такой уровень качества, при котором разность меж

ду выигрышем потребителя и затратами на приобретение и экс

плуатацию изделия будет наибольшей.

На ирактике передки случаи, когда повышение качества не со

провождается повышением затрат на производство и эксплуата

цию техники. В этой ситуации ограничений на уровень качества,

т. е. нахождения оптимального значения уровня качества (техни

ческого уровня) не требуется и чем выше уровень качества, тем

лучше.

Вообще говоря, повышение технического уровня и качества

изделий машиностроения является важнейшей народно-хозяй

ственной задачей. Известно, например, что экономии 1 % расхо

дуемого в машиностроении черного металла за счет совершен

ствования техники достаточно для изготовления почти 300 тыс.

грузов

ых автомобилей или 200 тыс. тракторов. Уменьшение ма

териалоемкости изделий способствует снижению трудозатрат при

производстве и эксплуатации машин и оборудования. Это позво

ляет более рационально использовать трудовые ресурсы.

После так называемой <<пятилетки качества• в отечественном

машиностроении произошло некоторое повышение технического

уровня и качества создаваемой техники, резкое увеличение еди

ничной мощности

яда видов машин и оборудования. Возросла

мощность выпускаемых турбин, гидро- и турбогенераторов элект-